控制电路改进

控制电路改进（精选9篇）

控制电路改进 篇1

0 引言

安钢焦化厂回收车间一系统鼓冷工序负责对焦炉煤气进行回收冷却,同时对从煤气中分离出来的煤焦油进行脱水、脱渣后送往焦油加工车间。其中焦油脱渣、脱水采用2台三相离心机,主离心机采用高速三相卧螺型,设备正常或故障停机后可控制三通调节阀自动切换到旁路管道,能实现煤焦油的不间断输送。而备用离心机采用KCWL系列,不能控制三通调节阀,设备故障时不能自动切换到旁路管道,需要操作人员发现后去现场对手动阀门进行切换,如果操作人员疏忽或处理不及时,会造成煤焦油冒槽(焦油储槽不大)。为实现离心机正常或故障停机时自动控制三通调节阀切换到旁路的功能,需要对KCWL系列离心机增加控制电路,对三通调节阀进行自动控制。

1 KCWL系列离心机工作原理

1.1 离心机工作原理

该设备为三相(固-液-液)分离离心机,需要分离的煤焦油通过中心供料管进入离心机内,在离心力的作用下,密度大的固体(渣)沉降到转鼓壁上,沉积在转筒壁上的固体由螺旋输送器传送到转筒体的锥体端,从排料口排入固体积料箱。两相密度不同的清液形成同心圆柱,水处于最内层,顺着排液管排往机械化澄清槽。煤焦油处于外层,被送往焦油缓冲槽或直接送往焦油加工工序。不同液体环的厚度可通过调节溢流堰和可变叶轮来改变。

1.2 离心机控制及联锁

控制电路如图1所示。操作时,将电控柜内的S1、S2、Q1断路器合上,按电控柜面板上的启动按钮S3,继电器K6吸合并自保,控制变频器G1启动,卧螺机主机启动运行,变频器G1的Y1端变为低电平,使继电器K1吸合控制主机运行指示灯H2亮,主机运行到24Hz(0～24Hz可调)时,变频器G1的Y2端变为低电平,使继电器K2吸合,控制变频器G2启动,即卧螺机副机启动运行,变频器G2的Y1端变为低电平,使继电器K3吸合,控制副机运行指示灯H3亮。需要停止电机时,按S4,K6失电释放接点,则主、副电机逐个减速停止,运行指示灯灭。控制系统设置了电流过载保护,过载故障发生时,变频器G2的Y2变为低电平,使继电器K4吸合,发出声光报警,若故障持续时间超过1min,时间继电器K5的闭合触点断开,使K6失电释放其接点,则离心机自动关机。按消音按钮S5,声警消除。若变频器发生故障,也会使K6失电,使离心机自动关机。

2 控制电路的改进

在离心机控制电路中增加了三通调节阀和电磁阀的控制电路,具体控制电路如图2所示。控制原理:当离心机的副机运行并达到设定频率后,手动按S冲按钮(只有三通调节阀在旁通位置时此操作才有效),控制电磁阀打开,用热氨水进行冲洗离心机内部,并将热氨水排到机械化澄清槽,冲洗15min后,按‘S停’关闭电磁阀,然后手动操作‘S进’按钮(只有三通调节阀在旁通位置,且副机运行时此操作才有效),使三通调节阀转动到进料位置,物料经过离心机脱渣、脱水送往焦油加工工序进行加工。当电流过载或其它原因使主、副变频器任意一台停运时,K1或K3会控制三通调节阀转动到旁通位置,使物料通过旁通管路送往焦油加工工序,有其他紧急或生产需求时,可对‘S旁’进行手动操作。K9、K10继电器由三通调节阀自带的到位断开开关进行控制。

G1、G2变频器Q1、S1、S2断路器U1开关电源S3-S5按钮K1-K4中间继电器K6、K7中间断电器K5、K8时间断电器1min,5s H1-H4指示灯H5蜂鸣器M3风扇V1-V4二极管X1接线端子S11机械过载端子Q2交流接触器

3 控制电路改进后的效果

经过一段时间的使用,控制效果不错,没有出现离心机停机或故障影响焦油加工生产的情况,达到了控制电路改进的预期目的。主离心机修复后,恢复三通阀和电磁阀的接线即可实现主离心机的原有控制。待再次维修主离心机时,只要把三通调节阀和电磁阀的线按图接到相应的端子上即可实现备用离心机对三通阀自动切换的控制。

摘要：对KCWL系列离心机控制电路进行改进,增加了对三通调节阀的控制电路,实现了离心机正常停机或故障停机时控制三通调节阀自动切换到旁通管路的功能。

关键词：离心机,控制电路,三通调节阀,电磁阀,自动切换

参考文献

[1]吴予平,代建华,邢爱东,等.高速三相卧螺离心机系统的应用与改进[J].中国设备工程,2008,10:34-35

控制电路改进 篇2

ZPW-低频信息编码电路改进

在CTCS-2级系统使用中,列车在进行正线通过时,车站自律机若收到限速命令,进站信号机的LUXJ、TXJ均会落下,显示将由绿灯变为单黄灯,低频信息也应随之改发U码.

作 者：薛玉霞 姚衍国 Xue Yuxia Yao Yanguo 作者单位：郑州铁路局郑州电务段,450052,郑州刊 名：铁道通信信号英文刊名：RAILWAY SIGNALLING & COMMUNICATION年，卷(期)：45(4)分类号：U2关键词：

内燃机车控制器电路改进 篇3

内燃机车控制器 (DLC) 是电传内燃机车电气控制系统核心部分, 易损坏且其电路集成复杂, 检修困难, 价格昂贵, 检修成本高 (每年莱钢运输部电传机车仅DLC一项费用约需30万元) 。DLC易损坏问题始终是企业检修难点, 某钢厂机车运行过程中烧损300余块DLC, 费用达300余万元, 最后只好DLC控制系统淘汰换型。目前DLC有E1和M2两种型号, E1型DLC为DF10D机车用, 电路板为正反2层板, 属普通类型板, 相对容易维修;M2型DLC为DF4D和GKD1A机车用, 电路板为4层板 (板内部有电路) , 若损坏无法维修, 一般只能报废。技术人员通过分析DLC板结构、外观及有关说明资料、DLC损坏状态等方面, 发现虽然E1型DLC板自身不存在设计缺陷, M2型DLC板存在设计缺陷 (加重其烧损程度和频率) , 但均不是DLC板频繁损坏的主要原因, 而是外围配套保护电路存在设计缺陷, 具体原因如下。

(1) 启机过程中, 启动发电机电枢和励磁互相激励, 造成发电机励磁绕组被感应出很高的感应电动势, 该电动势易击穿DLC, 致其损坏。

(2) 启动发电机在发电过程中, 辅助发电励磁控制接触器FLC主触头在闭合状态。当发电停止时, FLC主触头断开, 此时发电机励磁绕组存储很大电能无法释放, 易产生强反电势击穿DLC, 致其损坏。

(3) 在机车辅助发电过程中, FLC接触器主触头吸合不到位或因机械等原因出现抖动, 导致发电不稳, 此时励磁绕组电磁能量无法正常释放, 也会产生强反电势击穿DLC, 致其损坏。

(4) 励磁机励磁回路中, 释放励磁机励磁能量的续流二极管副端接线位置设计不当, 造成励磁机励磁能量无法正常释放, 频繁强电势不断冲击DLC, 致其损坏, 还会导致窜车现象, 后果严重。

综上, 由于电路设计问题, 机车电感性负载 (电机类) 在运行过程中产生的感应电势能无法正常释放, 产生的强电势不断冲击DLC板, 导致DLC板频繁损坏。

二、改进措施

1. 外围保护电路改进 (E1、M2型DLC板)

通过上述分析, 解决问题的关键是有效释放感性负载产生的感应电势能。以启动发电机为例进行改进, 励磁机及其他电机改进原理类似。在发电机励磁绕组两端并联20A大功率续流二极管和20Ω、200W管型限流电阻 (图1虚线框) , 在启机过程中, 可有效吸收发电机励磁绕组因感应产生的磁能, 有效钳位反电势电压, 避免击穿DLC。同时, 在发电机发电过程中, 可以避免因FLC触头闭合不良、抖动和断开引发的发电机励磁绕组磁能向高感应电势转换造成的DLC损坏。

2. M2型DLC板电路改进

M2型DLC板的CMOS管在励磁回路中起开关作用, 动作频繁且最容易受到外部电压冲击而烧损 (检测烧损M2板, 确认多为过电压造成) , 在整个励磁回路中相对薄弱。由于设计缺陷, M2板CMOS管无过压保护设计, 为此在CMOS管漏极和源极之间加装1个14D201K型压敏电阻 (图2) , 使其在电路承受过压时进行电压嵌位, 防止过压烧损。

三、改进效果

DLC电路改进后, E1型和M2型DLC板故障率分别下降70%和40%以上, 每年节约维修费用超过10万元。由于M2型DLC板结构设计复杂, 要使其故障率下降70%以上, 还需深入研究其保护电路原理, 不断进行理论研究和实践检验。

参考文献

控制电路改进 篇4

汽车预热电路和熄火控制电路的故障查找

1预热电路故障的查找 为了改善发动机性能,柴油发动机一般都配置了预热起动系统.预热起动系统中的.主要部件――电热寒通常安装在发动机缸体内靠近喷油器处,电热塞通电后形成800 ℃的高温,有效地帮助从喷油器射出的雾状柴油燃烧,使柴油发动机顺利起动.也有一些车的电热塞是安装在进气歧管的进气口中,让冷空气进入发动机前经预热升温,转换成发动机所需的热空气,使其在寒冷的天气也能正常发动.

作 者：张焦军 ZHANG Jiao-jun 作者单位：河南省焦作市东环路东方花苑1号楼,454002刊 名：汽车电器英文刊名：AUTO ELECTRIC PARTS年，卷(期)：“”(4)分类号：U463.142关键词：

控制电路改进 篇5

关键词：电除尘,高压电场,PLC,三电控制

0 引言

新钢二期技改1#、2#高炉由冶炼锰铁改冶炼生铁,高炉拆除扩容重建。1#、2#高炉槽下供料增加了一台GD50-Ⅲ型静电除尘器,对槽下的下料给料机、烧结振动筛、焦炭振动筛、料坑等扬尘点,通过负压风管,把扬尘收集到电除尘电场,使粉尘在电场中收集,进行回收。GD50-Ⅲ型静电除尘器采用了新型电场高压电源,控制器为智能化的单片机。外部设备由PLC控制。

1 槽下电除尘工艺

1#、2#高炉容积为380m3。槽下供料系统有以下收尘口:20个料仓给料机、2个烧结振动筛、2个焦炭、1个料坑、1个返料皮带尾轮落料。收料口形成负压,将扬尘抽入电除尘器室。除尘器有3个电场,带尘的风从1#、2#、3#电场依次通过,经除尘后排入大气,满足环保的要求。

电除尘的工作原理:升压整流变压器输出-72kV的高压到静电除尘器的阴极(阴极由许多鱼骨针组成),阳极接地;收集到的粉尘在电场力的作用下,产生电离,形成电晕,使尘粒荷电,形成离子;带正电离子,向阴极运动,带负电的离子向阳极运动,并吸附在阴极与阳极上;通过振打阴极和阳极方法把灰尘振落到收灰仓内;定期排放灰仓的灰到回收皮带,回收再利用;为了减少排灰的二次扬尘,增加了加湿搅拌机,使外排的灰尘含水量增加,不会扬起。1#、2#高炉电除尘器工艺原理如图1所示。

2 电除尘器电场电路分析

1#、2#高炉电除尘器采用高频开关电源来调节整流升压变压器二次侧电压,比传统工频晶闸管调压效率高。电场电路如图2所示。

该静电除尘器有3个高压电场,每个电场有一套高压电源。高压电场电压调节采用变频脉宽调节,具有效率高、控制先进的优点。

三相380VAC电源,经三相整流滤波后,得到520VDC电压,再用IGBT桥式电路将直流电压20kHz逆变,经升压变压器升压整流为-70kV直流高压电。-70kV电压接电场阴极电晕线,阳极接地。改变IGBT的导通脉宽即可改变输出高压。

3个电场高压电源的电流和电压,进入PLC模拟量输入模块FX2N-4AD,经模块运算后与设定值比较,作为调节输出电压的依据。

3 高压电场与PLC组成的电气系统

高压电场与PLC组成的电气系统如图3所示。高压电场的工作电流和电压并没有送入高压电场控制器(DSP),而是先送入PLC模拟量输入模块FX2N-4AD的A5与A6模块。这6个模拟量并不参与PLC内部控制,数据运算后,送人到DSP、对逆变器进行控制,并对负载开路和短路进行保护。保护动作时,跳开KM,切断高压电源的进电。

采用三菱FX2N-80MR型PLC,5块模拟量输入模块型号为FX2N-4AD,4通道。PLC接线如图4所示。

模拟量输入信号包括:3个电场的电压、电流信号;1~11#保温箱温度;电除尘器入口与出口温度。当温度低于30°时启动保温箱加热器;当温度高于70°时,断开加热器。

4 PLC程序控制

4.1 3个电场阴极与阳极振打程序控制

阴极、阳极振打是提高收尘效率的重要环节。系统控制原则:避免同一电场的阴、阳极同时振打;前后级电场振打间断时间不同;同一时刻避免前后级阳极同时振打。

应用最少公信数设计前后电场的点空比,确保自动持续循环。各电场振打时间/间断时间的占空比为:1#电场阴极占空比1∶1,阳极占空比1∶3;2#电场阴极占空比1∶3,阳极占空比1∶5;3#电场阴极占空比1∶5,阳极占空比1∶11。

设定振打时间为5min。1#电场阴极振打周期为10min,阳极振打周期20min。

说明:M0,风机电机400kW,8极;M1、M2、M3,阳极振打电机1.5kW;M4、M5、M6,阴极振打电机1.5kW;M7、M8、M9,灰斗振打电机0.75kW;M10、M11、M12,卸斗机电机1.1kW;M13,螺旋输灰机电机5.5kW;M14,加温搅拌机电机11kW;M15,加温搅拌机振动电机0.75kW;M16,叶轮给料机电机5.5kW。

2#电场阴极振打周期20min,阳极振打周期30min。

3#电场阴极振打周期30min,阳极振打周期60min。

6个极振打流程如图5所示。

4.2 灰斗振打与灰尘外排控制

要求灰斗卸灰电机工作时,灰斗壁的振动电机停止工作;在卸灰机停止工作后,立即启动灰斗壁的振动电机振打5min。

卸灰机与输灰机运行互相联锁,要求输灰机运行2min后,启动卸灰机。卸灰能力应小于输灰能力,避免3个灰斗同时卸灰,造成输灰机压料或过负荷。采用定时卸灰与定时输灰的方式。

灰斗振打与灰尘外排流程如图6所示。

5 存在的问题与改进

(1)在PLC控制中,除尘风机未参与联锁。该风机配套YKK500-8,6kV,400kW高压电机,原始设计为机旁手动控制。对于电除尘开机程序,应先开电除尘,再开高压电机,尽量减少高压电机运行时间节电。

应增加PLC自动控制开机、停机功能。当电除尘停机时,400kW电机也停机,节电。另外,高压电机合闸断路器的常开辅助结点应进入PLC程序联锁,一旦风机跳闸,电除尘也停机。因为1#、2#高炉槽下电除尘无人值守,出现过高压风机跳闸一上午主控室值班人员都不知道的意外情况,如果断路器的辅助结点进入PLC,则PLC可向主控室发报警信号。

控制电路改进 篇6

目前, PLC被广泛用来控制各种生产机械, 其控制电路都含有起-保-停或正反转控制单元。这2种控制单元中的按钮均直接接在PLC的数字量输入端, 该接法从安全及可靠性方面考虑是不合理的;此外, 绝大多数控制电路中没有生产机械运行状态的反馈信号, 操作人员无法及时掌握其运行状态, 也就不能及时发现和处理设备故障。因此, 在工程设计中, 不仅要考虑生产机械的控制电路及控制程序是否满足生产工艺要求, 还要考虑执行器的反馈信号, 更要把生产机械及其控制电路的安全可靠运行放在首位。

1 控制电路缺陷

多数情况下, 生产机械 (电机) 需要紧急停车, 但在起-保-停或正反转控制单元出现以下故障时, 就无法实现紧急停车。

(1) 当PLC的数字量输入端出现故障时, PLC就无法接收按钮等主令电器发出的指令, 电机一旦转动便无法用停止按钮停车。

(2) 多数人习惯把按钮的常闭触点接在PLC的数字量输入端作为停止按钮, 这种停止按钮长期通电时其触点有可能粘连, 按下停止按钮也无法使电机停车。

出现上述2种故障时, 只有切断主回路电源才能使电机停车。如果主回路电源开关距离较远, 电机就不能快速停车, 那么可能出现重大的设备事故和人身伤亡事故。例如矿山主井、副井的卷扬机就绝不允许出现电机不能及时、准确停车的故障。此外, 以下情况也是工程实际中可能遇到的。

(3) 按下正转 (反转) 起动按钮希望电机开始正转 (反转) , 但控制正转 (反转) 的接触器出现故障, 电机并没有运行。若此时控制地点离现场设备较远, 又无电机运行状态的反馈信号, 那么操作人员就不能准确判断电机的运行状态, 也就不能及时发现和处理故障。

(4) 在电机运行过程中, 当接触器出现故障使电机停车时, 无电机运行状态的反馈信号, 也可能导致无法及时发现和处理故障。

上述2种情况也能造成设备事故。例如球磨机的起动顺序是先起动润滑系统, 延时若干分钟后再起动球磨机, 如果控制润滑系统的接触器出现故障不能使润滑系统先行起动, 而操作人员及PLC又无法判断润滑系统是否已经运行了足够的时间, 那么此时起动球磨机就会引发轴瓦烧毁事故。

2 控制电路改进

以PLC控制电机正反转单元为例, 控制电路改进包括硬件电路和控制程序两部分。第1节中故障情况的改进措施为:

(1) 设置手动控制的最高优先权, 即无论何种情况下操作人员按下停止按钮, 电机都会停车。

(2) 在控制电路中增加“记忆”电机正转、反转、停止状态的中间继电器。

(3) 利用上位机HMI (人机界面) 实现对电机 (生产机械) 的监视和控制。

改进后的PLC控制系统如图1所示。反馈信号一般由现场设备 (如接触器) 的触点接到PLC数字量输入端提供, 只有在PLC捕捉到电机运行的反馈信号后, 才能表明电机运行正常;否则, 必须在HMI中进行故障显示, 或执行相应的处理动作。控制信号是使现场设备动作的信号, 它一般由HMI通过PLC的数字量输出端接到现场设备的执行机构或中间机构 (如中间继电器) 提供。

图2是改进后的PLC外围电路, 它与常用的PLC控制正反转外围电路完全不同。KM1、KM2分别是控制电机正转、反转的接触器, 其常开辅助触点均作为反馈信号接入PLC数字量输入端;KA1、KA2、KA3分别是“记忆”电机正转、反转、停止状态的中间继电器, 其线圈作为控制信号接入PLC数字量输出端;I0.2是接主电源的反馈信号。

2.1 硬件电路改进

2.1.1 HMI监控画面

HMI监控画面如图3所示。利用WinCC组态软件可以组态形象、逼真的监控画面, 便于操作人员监视、了解生产机械的运行状态, 从而可避免第1节中情况 (1) 、 (2) 的出现;更重要的是, 还可在画面中组态“软”按钮取代接在PLC输入端的“硬”按钮实现对电机的正反转控制, 加之设置手动停车的最高优先权, 从而可避免第1节中情况 (3) 、 (4) 的出现。

图3中, 不仅有“软”按钮, 还有虚拟的正反转控制主电路。当前画面中KM1主触点闭合, 电机正转, 正转指示灯变绿;若KM2主触点闭合, 电机则反转, 反转指示灯变绿;出现故障时, 可以在报警记录的故障消息中归档处理。

2.1.2 手动/自动控制

手动/自动控制电路如图4所示。其中, 手动控制通过纯硬件电路实现, 电路形式与传统接触器-继电器正反转控制电路基本相同;自动控制由HMI通过PLC对中间继电器进行控制实现, 正转按钮与中间继电器的常开触点并联, 表明自动方式和手动方式起同样的作用。触摸HMI画面中的“软”按钮时, HMI发出控制命令, 使电机正转、反转或停车。控制电路中有一个“硬”停止按钮, 与之串联的KA3常闭触点也起停止按钮作用。这2个“停止按钮”均未直接接在PLC的数字量输入端, “硬”停止按钮拥有实现手动停车的最高优先权。

2.2 控制程序改进

电机正反转控制程序的变量见表1, 由于硬件电路与常用的PLC控制正反转电路完全不同, 因此PLC输入/输出变量的意义也就完全不同。该控制程序中使用了若干个PLC内部的辅助继电器, 其中M0.0~M0.2分别与HMI画面中的正转、反转、停止3个“软”按钮相连;M1.0~M1.2分别是3个中间继电器的释放命令。释放中间继电器的作用有:一是不让中间继电器的触点长期通电, 延长触点的使用寿命;二是避免在硬件出现故障时电机不动作, 而在故障排除后又误动。

改进后的控制程序流程及控制程序如图5、图6所示。

接通主电源 (I0.2闭合) 后, 触摸HMI画面中的正转 (反转) 按钮, Q4.0 (Q4.1) 得电, 继而KA1 (KA2) 得电, 其常开触点闭合, 使KM1 (KM2) 得电并自保持, 电机正转 (反转) ;与此同时, 正转 (反转) 反馈信号I0.0 (I0.1) 得电, 由于程序段1 (程序段3) 中串入了I0.0 (I0.1) 的常闭触点, 因此此时Q4.0 (Q4.1) 的输出信号随着反馈信号的到来而释放, 保证KA1 (KA2) 只短时接通。触摸HMI画面中的停止按钮, Q4.2得电, 继而KA3得电, 其常闭触点断开, 使KM1 (KM2) 失电, 电机停车。

为了安全起见, 在基本的正反转控制程序中增加了类似看门狗作用的程序段2、4、6。其作用是:当HMI发出命令后, 若PLC没有正常收到相应动作的反馈信号 (可能是由于接触器故障、线路故障等硬件原因) , 而此时的输出命令仍然处于自保持状态没有断开, 则易引起误动;为此, 需要及时将控制信号消除, 即在控制信号得电0.5s后使相应的M1.0~M1.2通电, 以断开相应的中间继电器。程序段7的功能是:当HMI发出命令0.3s后, PLC自动清除HMI发出的命令, 以避免控制电路产生误动。程序中用了4个接通延时定时器T0~T3。

3 结束语

设计的生产机械控制电路必须满足的与安全有关的两个要求:一是控制电路在事故情况下应能保证操作人员、电气设备、生产机械的安全, 并能有效地制止事故的扩大;二是控制电路中的电器工作应可靠、牢固、稳定并符合使用环境条件。目前, 安全生产事故频发, 在分析事故原因时往往只注重是否违反了规章制度和操作规程, 而忽视了生产机械控制电路的设计是否合理、是否有缺陷。本文的目的是希望在设计生产机械的硬件电路和控制程序时, 要全面细致地考虑问题, 绝不能存在安全性、可靠性方面的缺陷, 绝不能为安全生产埋下隐患。由于正反转电路是各种生产机械控制电路的基本单元, 因此本文的探讨具有典型意义。改进后的控制电路虽然增加了造价, 但安全性得到大幅提升。

参考文献

[1]胡健.西门子S7-300PLC应用教程[M].北京:机械工业出版社, 2007

[2]廖常初.S7-300/400PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社, 2011

控制电路改进 篇7

关键词：三相异电动机,控制电路,错误,改进措施

各种典型机床复杂控制电路是在三相异步电动机全电压、降压启动方式等简单控制线路基础上，增加速度继电器、行程开关等元件构成的，这种复杂电路可以根据其各部分的功能又可分解为若干简单电路构成的图区。掌握了简单电气控制电路原理，并能够实际连线操作，对复杂电路即可自行学习并进行实验。在定子绕组串电阻降压启动控制实验过程中，笔者总结了以下一些常见的错误，为学习者提供一点借鉴。

实验中所需元件：两相风扇(替代三相电动机)，正泰DZ47-60小型断路器1个，TB-1512L型交流接触器2个，CJX2-1201型时间继电器1体个，(1-8端口)，控制按钮两个，接线端排若干，导线若干。

1 识读原理图不透彻

1.1 主电路中未连接空气开关，通过接触器主触点实现电路的接通和断开，使电路无法实现短路、过载等各种保护功能。

1.2 未掌握自锁和互锁的概念。由于控制电路中仅有两个控制按钮触点，因此若接通电路，必然按启动按钮SB2，断开电路必然按停止按钮SB1。按下SB2, KM1的线圈与辅助常开触点形成自锁，线圈将保持通电状态，电动机降压启动。KT延时闭合常开触点动作后，KM2的常闭触点和KM1线圈形成互锁，即：KM2线圈得电后其辅助常闭触点断开使KM1不能得电动作，同时KM2的辅助常开触点和线圈形成自锁，KM2线圈保持通电，电动机全电压下正常工作[1]。

2 连接线路前未检查元件是否故障

空气开关螺钉连接处是否松脱，外壳是否损坏破裂，线圈是否松动，能否实现短路、过载等保护;时间继电器时间设定是否有效，是否能够延时动作，插头与底座接触是否良好;接触器螺钉是否松脱，线圈是否松动，通电运行时是否会过热;控制按钮触点接触是否良好。线圈的电阻、触点接触是否良好可通过万用表来测量，也可采用电阻法、电压法、电流法进行测量，或者采用弹压活动部件、元件替换、电路敲击等经验法进行检修和排除故障[2]。

3 线路连接过程中粗心大意

3.1 一般控制按钮有常开常闭两对触点，接线时将两者弄混，可能会导致电路无法正常工作。

3.2 启动按钮SB2与接触器KM1常开触点并联后，应串联联接接触器KM2常闭触点，错接为KM1常闭触点，导致电源直接短路，空气断路器保护动作，将电源和控制线路断开。

3.3 时间继电器延时常开、延时常闭触点弄混，导致KM2线圈自锁，主触点闭合，将电阻R短接，电路不能实现降压启动

4 电路中电器连接错误

将接触器KM1、时间继电器KT线圈串联。因为串联线圈电压大小与阻抗大小成正比，即使两线圈串联后接在两倍额定电压上，若两线圈中的一个先吸合，则其阻抗相应增大，另外一个线圈上压降将降低，可能会引起该触点不动作;若两线圈串联后接在额定电压上，会导致两线圈上端电压小于额定电压，其触点均不动作。线路中KM1、KT两线圈电感量相近，应并联连接[3]。

5 接线不遵守操作规程，无法保证电路安全可靠的工作

5.1 接线时部分铜导线裸露在外，连接机械强度低，或端排螺丝紧固程度不够，导线易脱落，发生短路或触电事故。

5.2 将导线绝缘部分压入端排螺丝，虽然导线排列十分美观，但可能导致电路接触不良，甚至不能通电。改进措施：先将电源断开，采用数字式万用表，把红黑表笔分别插进“COM”和“VΩ”孔中，将表盘上的旋钮旋转到电阻挡中所需的量程，将两支表笔接在电路电源进线及风扇进线处，如果测量所得的电阻数值比较大，表示电路不能通电正常工作，可以把测量范围减小一半，如果测得阻值较小，说明故障在另一半电路中，阻值较大，说明故障就在这部分电路中。通过反复查找，最终确定线路中不导电部分的具体位置，重新连接，再次用万用表测量，确定电路是否可以正常工作。

6 整体部局较乱：

6.1 启动按钮SB2、接触器KM1常开触点、时间继电器KT延时触点、接触器KM2常开触点并联接线均接入同一个节点，导线较多，这种情况可以将其分为两节点进行接线。

6.2 整体接线分布较乱，不易查线和检修。改进措施：使用长度适宜的导线，尽量减少导线数量，同时接线应采用从电源线处“先串后并”的方法，即：先将停止按钮SB1常闭触点、启动按钮SB2常开触点、接触器KM2辅助常闭触点、接触器KM1线圈串联，然后将KM1常开触点并联在SB2两端，将KT线圈并联在KM1两端，将KM2常开触点串联KM2线圈后并联在SB2至KM1线圈两端，最后将KT延时触点并联在KM2常开触点两端。查线时，也可根据每个元件连接导线数目确定连接是否正确。比如：SB1、SB2各引出两条导线，KM2主触点引出4条导线，辅助常开、常闭触点引出4条导线，线圈引出2条导线，共计10条;同理KM1引出8条导线;KT引出4条导线，节点 (1) 连接4条导线，节点 (2) 连接2条导线，节点 (3) 连接2条导线，节点 (4) 连接2条导线，节点 (5) 连接3条导线。

7 不注意保护器件，导致器件寿命缩短，增加成本：

时间继电器插头从底座拨出时左右摇晃，使插头和底座接触不良，无法继续使用。

参考文献

[1]施振金.电机与电气控制[M].北京:人民邮电出版社, 2009.

[2]吕俊霞.电气控制线路检修的方法和技术.21世纪人才培养, 2007 (1) :100-111.

控制电路改进 篇8

1 电路构成

使用无刷电动机的电动自行车控制器主要分为以使用专用控制芯片为核心的纯硬件电路控制器(例如以MC33035为核心的控制器)和以MCU为核心的控制器(例如以AT89S2051、P87LPC767、STCl2C5410AD等为核心的控制器)。采用的直流无刷电机多半是三相电机,电角度有60°和120°两种。电机极数大部分为18极,也有16极、20极等[1]。

图1是一款以AT89S52为核心的一个控制器电路框图,电动机是电角度为120°直流无刷三相电动机。该电路中单片机接收电源电压检测信号、刹车信号、电机电流检测信号、转把(调速)信号、电机转速检测信号、转子位置检测信号等,判断电动机转速是否符合要求、三相绕组A、B、C与位置信号a、b、c之间的对应关系是否正确等,动态的输出PWM形式的控制信号,控制相应的功率驱动管的导通或关断,控制电动机的起动或停止、加速或减速等,并输出各种指示信号,如刹车信号、左转/右转信号、欠压报警信号等[1]。对于采用MCU为核心的控制器,一般的是以软件编程来实现。

1)转把的形式、信号特征:转把(转速)信号是操作者发出的速度控制指令信号。此电动自行车使用“霍耳转把”。以5V供电、正把、输出信号为1.1~4.2V。转动转把,改变了霍耳元件周围的磁场强度,也就改变了霍耳转把的输出电压[2]。

2)闸把的形式、刹车信号特征:电动车闸把上有闸把位置传感元件,在捏刹车把动作时,将刹车信号传给控制器,控制器接收到刹车信号后,立即停止对电机的供电。

3)直流无刷电机的驱动控制:参见图1,此电路采用三相无刷直流电机。3个霍尔位置传感器的空间间距为120o,输出信号a、b、c最终送给单片机作为转子位置检测信号及测速信号。其中A相末级电路如图2所示,在驱动电路中设置了电流检测。单片机根据霍尔转速信号和电流检测信号,经过分析判断,输出正确的PWM控制信号给相应的线圈通电,从而控制电动机的起动、停止及转速等[2]。

4)欠压保护和过流保护:当电池电压降低到控制器设定值以下时,单片机停止PWM信号的输出,以保护电池不至于在低电压情况下放电。

限流保护(或过流保护)电路对控制器输出的最大电流进行限制,以保护电池、控制器、电动机等不会出现允许范围以上的电流。

一个最基本的电动车用无刷电机控制器所需要实现的功能一般包括欠压保护、过流保护、调速、刹车、断相保护、软启动等,近年来还有一些实用且流行的功能如定速巡航、ABS刹车再生制动、1:1助力等等[2]。

2 软件分析

初始化之后,接着检测电池电压以判断是否低电压,如果低电压,将起动欠压保护。如果电池电压正常,接着接收转把信号以判断操作者设定的速度大小,调整PWM脉冲的宽度以调整电动机速度。电动机通电后,控制器接收电流检测信号、霍尔转速及相序信号、刹车信号等,判断电动机是否正常运转、电路是否正常工作,动态输出PWM驱动控制信号,调整车速使之逐渐达到操作者设定的速度。在有异常时采取保护措施直至断开电源[3]。

3 问题和改进

1)问题:单片机接收转速信号和电流检测信号,根据转把速度信号输出PWM控制信号去调整电机转速和限流,好像能够实现速度的稳定控制。实际上,当转把位置确定后,在上坡时速度会减小而电流会增大,且坡度越陡速度会越慢而电流会越大;当上坡结束转为平路或转为下坡时,往往会出现车速突然地快速增大的现象。我们将这种现象叫做“过冲”。这种情况每次都会在加速了一段之后才来得及调整转把,使得操作者对车速难以把握,而且上坡之后速度快速增大具有一定的危险性。

2)原因分析:上坡时由于阻力的作用,速度难以提升到用户设定的值甚至越来越慢。但在上坡转为水平路面或下坡时,单片机会依然根据转把速度指令来调整PWM控制信号,力求使车速达到操作者设定的数值,电机驱动电流依然维持在较大的数值上;由于转为水平路面或下坡时阻力突然减小(甚至重力变为动力),车速便会突然的快速增大。

3)改进措施:一是要求用户在上坡时尽可能的使用低速,使用脚踏助力;二是对硬件电路做些改进,在“过冲”时将驱动电流立即降下来;三是对软件进行改进。对于MCU为核心的控制器,增加对电流增减和速度增减的判断。在“过冲”时不执行转把速度信号指令而改为“定速控制”。

根据上述思路将软件控制流程进行修改。如图3所示。将“速度增大而电流不增”作为“过冲”的判断依据。控制器持续检测速度变化和电流变化,再经过判断,如果不属于“过冲”的情况,则执行子程序“调速控制”。这种情况下控制器检测转把电压值来调整PWM,增大或减小电流值使速度变化直至达到操作者通过转把设定的速度值。

如果属于“过冲”的情况,则执行子程序“定速控制”。在这种情况下,控制器完全根据对速度的检测来调整PWM,力求使车速保持不变。在“过冲”时电流会迅速减小而保持原有的速度不变。在定速控制期间要持续的检测速度和电流,在两种情况下会结束“定速控制”而返回去检测转把电压并调速:一种情况是车子已结束“过冲”,经过判断已退出“过冲”状态;另一种情况是达到了预先设定的“过冲定速控制时间”。这个时间长度为1~3秒即可。为了保证“过冲”期间的及时刹车,在“定速控制”期要进行刹车检测。

一些其它问题也值得注意。例如:很多电动车的欠压保护有效性不够好。有些控制器在电压低于设定值时就关闭的电源,而当电压升起来超过该设定值时又打开电源,这容易使用户利用蓄电池的回升电压工作,从而造成蓄电池过放电。为了防范这个问题,欠压比较硬件设计成电压滞环自锁比较。欠压保护分为两级,第一级保护时输出欠压报警信号、限制电流的大小。第二级保护是完全关闭电动机驱动和照明。本例中由“欠压处理”子程序完成判断和处理[4]。

再如,很多控制器只有单闭环控制,性能不佳。在路面情况变化大的时候,电流变化很大。这对电机和电池都是不利的。在硬件方面应改用双闭环控制电路[3],在软件方面应该增加对具体情况的判断。对于双闭环控制系统(无刷:转速/电流双闭环,有刷:电压/电流双闭环)来说,由于电流环存在,可以对电流大小进行限制以及限制电流的变化速度,即可以保护电动车在处于各种正常运行情况下最大电流输出值不会超出设定的电流限幅值,还可以使电机实现最理想的启动过程和加速过程、以及平稳的电流变化;速度闭环控制则可以限制速度的快速变化(现在的电动自行车不宜追求快速起动性能)。对于单片机控制器来说,可以同时在软件中进行改进。本例中在子程序“调速控制”中设置电流变化速率的限制,不允许电流的快速变化。

为了避免在子程序“调速控制”和“定速控制”之间的频繁切换,在“定速控制”中设置“过冲检测有效时间”。比如0.3秒,在这个时间内不看做“过冲”而继续运行“定速控制”。

4 结束语

本文对于电动车行驶中“过冲”现象从硬件和软件两方面入手进行了改进。对于硬件的改进,应该使用双闭环控制。对于软件的改进,通过判断是否为“过冲”来选择不同的程序运行。对于“过冲”情况使用“定速控制”,对于非“过冲”情况,使用“调速控制”。关于“过冲恒速控制时间”、“过冲检测有效时间”的合理数值还需进一步研究。

参考文献

[1]刘遂俊.实用电动自行车充电器与控制器维修技术[M].北京:机械工业出版社,2009.

[2]薛金梅.电动自行车控制器故障维修精华[M].北京:机械工业出版社,2010.

[3]王朕,刘陵顺.基于TMS320LF2407A和AT89S52三相异步电机双闭环调速控制系统设计[J].现代电子技术,2010(21).

[4]钟晓伟,宋蛰存,许刚.电动自行车用无刷直流电机控制系统设计[J].电机与控制应用,2011(1).

[5]吴俊卿,张浩然,范宇龙.基于PIC16F877的电动自行车控制器的设计[J].电子器件,2010(5).

[6]陈君科,范蟠果.电动自行车控制器设计与实现[J].电力电子技术,2008(3).

[7]肖建云.基于C8051F313的新型电动自行车调速控制系统设计[J].电子产品世界,2008(3).

控制电路改进 篇9

关键词：五防,电气,改进

1 问题的提出

KYN-12铠装移开式交流金属封闭开关设备是在供电系统中大量运行的中压开关设备, 该类型开关柜结构简单、操作维护方便, 因此应用非常广泛, 尤其在变电站的10 k V配电系统中, 基本都是用此设备, 随着供电系统的负荷增加, 大电流柜的增多, 此类开关柜的缺陷也越来越明显, 尤其是在操作安全方面, 出现了很多缺陷, 主要表现在开关操作故障、活门故障、触臂绝缘故障以及误操作故障等, 这些缺陷直接影响系统的正常运行, 影响供电的可靠性, 甚至造成短路, 直接影响人身安全, 为此, 国家标准明确规定, 金属封闭开关设备上必须安装防止电气误操作的装置, 具体要求为:防止带负荷分合隔离开关、防止误分误合断路器、防止带接地刀 (或接地线) 送电、防止带电合接地刀 (或挂接地线) 、防止误入带电间隔等“五防”功能, 各厂生产的设备也能满足“五防”的要求, 但随着对操作安全性的要求的提高, 变电站设计中, 检修接地由原来的挂接地线的方式转变为配置检修接地手车的方式, 那么检修接地手车与KYN-12铠装移开式交流金属封闭开关设备之间也必须具有联锁, 才能保证人员的安全。

本文就用于KYN-12铠装移开式交流金属封闭开关设备的检修接地手车与金属封闭开关设备之间的联锁方案进行改进及完善设计。

2 变电站10k V一次系统图

图1是有两台主变的变电站典型10 k V一次系统图, I母为1#变压器供电, II母为2#变压器供电, 正常情况下, I母、II母分别供电, 当检修其中一台变压器时, 合上分段断路器及隔离手车, 整个变电站就由未检修的变压器供电, 从而保证供电的连续性及可靠性。

3 对检查接地手车的要求

在线路出现故障时, 需要进行检修, 检修的过程中为了确保工作人员的安全, 需要将母线接地, 因此需要在PT柜中将PT小车替换为检修接地手车, 检修接地手车的上触头连接母线, 其上触头的下引线直接连接接地铜排, 从而达到母线接地的要求, 为了满足五防的要求, 检修接地手车就必须满足以下要求:

(1) 防止带电挂 (合) 接地线 (接地开关) ;

(2) 防止带接地线 (开关) 合闸。

但是现有的检修接地车往往五防不够完善, 只满足了第一个要求, 即只实现了部分的五防功能, 保证母线不带电时接地车推入实现接地功能;但是不能防止接地车在工作位置时给母线送电, 由此引起大规模的电网事故, 甚至造成伤亡事故。

4 设计方案

要想满足上述联锁要求, 必须对10 k V一次系统中的进线、分段隔离以及接地车综合考虑, 才能满足要求, 也就是说检修接地车的五防联锁控制电路, 需包括进线断路器手车闭锁回路, 接地车闭锁回路和分段隔离手车闭锁回路, 具体设计方案如下。

(1) 进线断路器手车闭锁回路

进线断路器手车闭锁回路原理如图2所示。

进线断路器手车闭锁回路串联连接的闭锁电源开关1DK、接地车试验位置的常闭辅助触点JD1和断路器闭锁电磁铁DL (Y0) 。

(2) 分段隔离手车闭锁回路

分段隔离手车闭锁回路原理如图3所示。

分段隔离手车闭锁回路串联连接的闭锁电源开关2DK、接地车试验位置的常闭辅助触点JD2和隔离手车闭锁电磁铁GL (Y0) 。

(3) 接地车闭锁回路

接地车闭锁回路原理如图4所示。

在接地车闭锁回路中串联连接的包括闭锁电源开关3DK、母线带电显示器的常开辅助触点MLB和接地车闭锁电磁铁JD (Y0) 。

在接地车闭锁回路中串联有母线带电显示器的常开辅助触点, 能保证母线不带电时接地车推入实现接地功能;在进线断路器手车闭锁回路和分段隔离手车闭锁回路中分别串联接地车试验位置的常闭辅助触点, 能防止接地车在工作位置时给母线送电而引起的大规模的电网事故甚至伤亡事故, 进一步完善五防功能。

5 设计的控制电路联锁逻辑

按以上的设计方案, 总的联锁原理如图5所示。

根据以上各图, 联锁逻辑如下。

(1) 供电系统正常运行时

电压互感器 (PT) 车闭锁电磁铁回路无外部触点接入, 可长期得电处于解锁状态, 在试验/工作位置间无闭锁移动;进线断路器手车和分段隔离手车由于电压互感器 (PT) 车内部无闭锁点, 不会对两者进行闭锁, 均可正常操作。

(2) 供电系统处于检修状态时

1) 母线两侧的断路器断开, 进线断路器和分段隔离手车均退至试验位置, 接地车替换PT车推入PT柜, 如果母线侧带电 (如负荷侧反送电) , 则MLB触点打开, 接地车电磁锁闭锁, 接地车不能进入工作位置, 避免母线接地误操作。

2) 如母线侧无电, 则MLB触点闭合, 接地车顺利进入工作位置, 此时母线接地, 整段母线进入检修状态。

(3) 送电操作

1) 先将接地手车退出至试验位置, 接地车试验位置辅助触点解锁进线断路器和分段隔离手车, 两手车均可进入工作位置合闸, 完成送电工作。

2) 如送电前未将接地手车退出至试验位置, 则其电磁铁常闭辅助触点打开, 进线断路器和分段隔离手车闭锁电磁铁闭锁, 不能进入工作位置, 避免了接地合闸的误操作。

当然, 上述设计的各图只是方案之一, 实际设计中, 可以根据这些图获得其他设计方案。

6 结语